Présentation du titanate de strontium

Contexte de l'application et aperçu du titanate de strontium

Le titanate de strontium a une constante diélectrique élevée et constitue une matière première importante pour les poudres céramiques électroniques. Ses produits présentent les avantages d’une faible perte diélectrique et d’une bonne stabilité thermique, ils sont donc largement utilisés dans l’industrie électronique. Il existe de nombreux rapports sur la préparation du titanate de strontium dans les revues de sciences naturelles. La méthode la plus typique est la méthode de laboratoire fournie par la « Recherche sur de nouvelles méthodes de synthèse de poudre de titanate de strontium » dans l'industrie du sel inorganique en 2002. Cette méthode utilise du tétrachlorure de titane et du chlorure de strontium comme matières premières, du carbonate d'ammonium et de l'eau ammoniacale comme précipitants, et utilise la coprécipitation chimique pour synthétiser la poudre de titanate de strontium. L'influence des conditions de procédé sur la pureté du produit et le rapport strontium-titane est étudiée.

Les conditions de réaction sont les suivantes : le rapport molaire du tétrachlorure de titane au chlorure de strontium est de 1,02, le rapport molaire du carbonate d'ammonium au chlorure de strontium est de 1,40, la température de réaction est la température ambiante et une calcination à 900 ° C pendant 4 heures est nécessaire ; l'inconvénient de cette méthode est qu'elle nécessite un temps de calcination long, et la répartition granulométrique peut être inégale en raison de la croissance de certains grains de titanate de strontium ; de plus, certaines études ont fait une description détaillée du mécanisme de cristallisation du titanate de strontium, mais sa méthode de préparation et la solution de synthèse du titanate de strontium sont moins réalisables en production industrielle. Les méthodes de préparation du titanate de strontium dans le monde comprennent la méthode en phase solide, la méthode de coprécipitation, la méthode sol-gel, la méthode des précurseurs de complexes organiques et d'autres processus.

Le procédé en phase solide consiste à calciner l'oxyde de titane et le carbonate de strontium à haute température. Étant donné que la distribution granulométrique du titanate de strontium après calcination est difficile à contrôler et que la pureté est faible, cela affecte grandement les performances du produit. La coprécipitation est la première méthode utilisée pour synthétiser des particules ultrafines d'oxyde métallique de haute pureté par réaction chimique en phase liquide. La méthode de précipitation est peu coûteuse, mais présente les problèmes suivants : le précipité est généralement colloïdal, ce qui est difficile à laver et à filtrer ; le précipitant se mélange facilement en tant qu'impureté, et divers composants peuvent être séparés pendant le processus de précipitation, et certains précipités sont dissous pendant le lavage.

De plus, étant donné qu'un grand nombre d'ions métalliques ne subissent pas facilement des réactions de précipitation, l'application de cette méthode est également limitée. La méthode sol-gel utilise généralement un alcoxyde métallique organique comme matière première et obtient un précurseur solide par hydrolyse, polymérisation, séchage et autres processus, et obtient finalement un nanomatériau grâce à un traitement thermique approprié; étant donné que l'alcoolate métallique est utilisé comme matière première, le coût de cette méthode est relativement élevé et le processus de gélification est lent, de sorte que le cycle de synthèse général est relativement long.

De plus, certains ions métalliques qui ne sont pas faciles à hydrolyser et à polymériser sont difficiles à lier fermement au réseau de gel, ce qui limite les types d'oxydes composites ultrafins de haute pureté obtenus par cette méthode. Par conséquent, si le titanate de strontium est préparé par la méthode actuelle en phase solide, la méthode de coprécipitation, la méthode sol-gel, la méthode des précurseurs de complexes organiques et d'autres processus, il existe des carences et des défauts.

Le titanate de strontium est une matière première importante dans l'industrie électronique, utilisée pour ajuster automatiquement les éléments chauffants et fabriquer des composants avec démagnétisation. Dans le domaine de la céramique, il est utilisé pour fabriquer des condensateurs céramiques, des matériaux céramiques piézoélectriques, des éléments sensibles en céramique et des éléments céramiques micro-ondes. Il peut également être utilisé comme pigments, émaux, matériaux résistants à la chaleur et matériaux isolants. Les monocristaux de titanate de strontium peuvent être utilisés comme matériaux optiques et pierres précieuses artificielles.

Les cristaux de titanate de strontium ont un indice de réfraction élevé et une constante diélectrique élevée, et ses monocristaux sont utilisés comme matériaux optiques et pierres précieuses artificielles. Des supraconducteurs à basse température à base de titanate de strontium ont également été réalisés. Des exemples de ses applications sont les suivants:

1. Préparez un transistor au titanate de strontium avec un processus simple et une bonne stabilité.

En utilisant une méthode de dopage substitutionnel, une épitaxie par faisceau moléculaire laser, un dépôt laser pulsé, une pulvérisation magnétron, une évaporation par faisceau électronique ou une épitaxie par faisceau moléculaire et d'autres méthodes de fabrication de films, des matériaux en couches minces de titanate de strontium de type n SrAxTi1-xO3 ou Sr1-xLaxTiO3, où A est Nb ou Sb, sont préparés sur des substrats monocristallins (tels que SrTiO3, YSZ, LaAlO3, Nb:SrTiO3, etc.); Des matériaux en couches minces SrBxTi1-xO3 de titanate de strontium de type p, où B représente In ou Mn, sont préparés. Toutes les valeurs x vont de 0,005 à 0,5.

Lorsqu'une couche de titanate de strontium de type p et une couche de titanate de strontium de type n sont épitaxiées ensemble, ces deux couches de films de titanate de strontium avec différents types de conductivité forment une jonction p-n à l'interface, et cette jonction p-n constitue une diode cristalline de titanate de strontium; lorsqu'une couche de titanate de strontium de type p, une couche de titanate de strontium de type n et une autre couche de titanate de strontium de type p sont épitaxiées ensemble, ces trois couches de films de titanate de strontium forment une jonction p-n-p, et cette jonction p-n-p constitue une triode de titanate de strontium p-n-p ; lorsqu'une couche de titanate de strontium de type n, une couche de titanate de strontium de type p et une autre couche de titanate de strontium de type n sont épitaxiées ensemble, ces trois couches de films de titanate de strontium forment une jonction n-p-n, et cette jonction n-p-n constitue une triode de titanate de strontium n-p-n.

Le transistor au titanate de strontium adopte un processus d'épitaxie complète, de sorte que l'épaisseur et la concentration de porteurs de chaque couche sont plus faciles à contrôler que le transistor au germanium-silicium, et la jonction est plus nette. Le titanate de strontium a un point de fusion élevé et une bonne stabilité, de sorte que les transistors au titanate de strontium deviendront un dispositif électronique largement utilisé et pourront également être développés en circuits intégrés au titanate de strontium.

2. Procédé de préparation d'un dispositif à couches minces de titanate de strontium amorphe,

comprenant : le revêtement par centrifugation d'une solution d'électrode inférieure sur la surface d'un substrat, puis le recuit pour former une électrode inférieure ; déposer par centrifugation une solution de titanate de strontium sur la surface de l'électrode inférieure, puis cuire au four pour former un film de strontium acide; recuire le film de titanate de strontium pour former un film amorphe ; pulvérisation par évaporation d'un faisceau d'électrons sur la surface du film amorphe pour former une électrode supérieure afin d'obtenir un dispositif à couche mince de titanate de strontium amorphe.

La plus grande innovation du dispositif à couche mince de titanate de strontium amorphe est que la couche principale de film d'oxyde du dispositif est un film amorphe, et que la méthode de préparation est simple, que la température requise pendant le processus de préparation est faible et qu'une production de masse peut être réalisée. De plus, le dispositif à couches minces de titanate de strontium préparé présente une bonne stabilité, une bonne résistance à la fatigue et peut être recyclé. Il a un grand rapport de commutation. Lorsqu'il est recuit à 400 ° C, le rapport de commutation atteint 103 et il a une large gamme d'applications.